Lige nu er A’ Mhòine-halvøen i det nordlige Skotland blot en øde tørvemose, men det ubeboede landskab skal snart danne de sceniske omgivelser for Europas nye rumeventyr. Her skal kontinentets første kommercielle rumhavn nogensinde nemlig opføres i begyndelsen af 2020’erne.
Space Hub Sutherland, som den bliver døbt, er ikke den eneste. I Storbritannien alene er der planer om endnu en rumhavn i Cornwall-regionen, mens et firma i Sverige vil opføre en rumhavn i byen Kiruna. Indien, Indonesien og Singapore planlægger rumhavne. Det samme gør Australien og New Zealand, mens USA – som allerede har ti – har en håndfuld mere på tegnebrættet.
De nye rumhavne skyder op allevegne, fordi teknologiske landvindinger og et nyt rumkapløb blandt private rumfartsselskaber har sendt prisen for en billet til rummet i frit fald.
112. Så mange raket-opsendelser nåede verdens rumhavne op på i 2018. Dermed kom antallet af opsendelser over 100 for første gang i mere end 30 år. Antallet kunne have været højere, hvis verden havde haft flere rumhavne.
I dag koster det NASA i gennemsnit 130.000 kroner pr. kg gods, agenturet sender i rummet, mens kg-prisen hos de private rumfartsselskaber kan komme helt ned omkring 32.000 kroner. De lave priser fører til flere opsendelser, og det har nu skabt lange køer ved affyringsramperne.
Rumhavne udnytter Jordens rotation
Når en ny rumhavn er på tegnebrættet, er ingeniørernes allervigtigste overvejelse, hvor den skal placeres. Her er der særligt to hensyn at tage: For det første skal den ligge i et øde område, så raketterne har godt med sikkerhedsafstand til alle sider, derudover skal de overveje, ved hvilken breddegrad rumhavnen skal placeres. Det afgør nemlig, hvilke destinationer rumhavnen kan tilbyde.
Lange rumrejser begynder ved ækvator
Europæisk rumhavn er ideel til høje kredsløb
Det Europæiske Rumagenturs primære rumhavn ligger langt fra Europa midt i den sydamerikanske jungle. Med en placering bare 500 kilometer nord for ækvator får raketter herfra det maksimale startskub fra Jordens rotation på 1650 km/t. ESA’s rumhavn er derfor oplagt til opsendelse af satellitter, der skal i høje kredsløb som fx det såkaldte geostationære kredsløb, hvor de følger Jordens rotation præcist – eller til lange rummissioner, hvor en sonde skal helt ud af Jordens tyngdefelt.
Ny rumhavn skal sende satellitter over polerne
Satellitter i polare kredsløb bevæger sig over Nord- og Sydpolen, mens Jorden roterer under dem. Dermed passerer en polarsatellit i løbet af et døgn hen over hele jordoverfladen, hvilket er nyttigt for fx vejrsatellitter. Rumhavnen i Skotland er ideelt placeret til polare kredsløb.
Kinas kæmperaketter sejles frem til platformen
Kinas rumhavn ligger i nærheden af en maritim havn, så skibe kan sejle raketdelene i havn. Landets nye Long March 9-raket på ca. 100 meter er nemlig så lang, at den ikke kan transporteres via togskinner og veje.
Verdens kendteste rumhavn, Kennedy Space Center i USA, er et eksempel på begge overvejelser. Herfra blev Apollomissionerne opsendt oven på historiens kraftigste raket, Saturn V.
Den enorme raket havde en motorkraft på 33.000.000 newton – mere end 100 gange så meget som en jumbojet – og var over 110 meter høj. Mens Saturn V endnu kun var på tegnebrættet, stod det klart, at raketten krævede en rumhavn, der kunne håndtere dens størrelse og kræfter. Derfor begyndte NASA i 1962 at opkøbe land på Merritt Island i Florida på USA’s østkyst.
Placeringen blev blandt andet valgt ud fra, at Florida er et af de steder i USA, som er tættest på ækvator. En placering tæt på ækvator giver to fordele.
Europas rumhavn ligger mere end 6000 km fra kontinentet midt i den sydamerikanske jungle. Den fælleseuropæiske rumfartsorganisation ESA driver rumhavnen, som er eftertragtet til tunge opsendelser, der skal langt ud i rummet, da den ligger meget tæt på ækvator.
For det første er det her, Jorden roterer med maksimal hastighed fra vest mod øst. Selvom en raket letter lodret fra jorden, peger den gradvist næsen vandret, i takt med at den når ud af atmosfæren. Hvis ikke raketten opnår en høj hastighed parallelt med Jordens overflade, kan den ikke gå i kredsløb og vil begynde at falde tilbage, så snart motorerne slukker.
Det kræver en vandret hastighed på ca. 28.000 km/t at gå i lavt kredsløb om Jorden. Hvis en raket sendes op ved ækvator, har den, allerede inden motorerne tændes, en vandret hastighed på 1650 km/t takket være Jordens rotation og skal dermed bruge mindre brændstof på at nå i kredsløb.
Verdens første kommercielle rumhavn, Spaceport America, blev opført i 2012. Herfra vil rum-firmaet Virgin Galactic i løbet af 2019 sende de første turister i rummet.
Den anden fordel ved at opsende nær ækvator er, at den ligger lige under et af de mest eftertragtede kredsløb om Jorden – det såkaldte geostationære kredsløb.
Kredsløbet er praktisk for fx tv- og kommunikationssatellitter, for i denne højde følger de planetens rotation. Set fra Jorden vil satellitten altid stå stille på himlen, hvilket er grunden til, at tv-paraboler kan bevare signalet.
Et andet eftertragtet kredsløb om Jorden går over polerne. Her flyver satellitter vinkelret på ækvator hen over Nord- og Sydpolen mange gange i døgnet, mens planeten roterer under dem.
Kig ind i NASA’s raketværksted
3,6 millioner kubikmeters raketværksted tog tre år at bygge
Opførelsen af VAB begyndte i 1963 som led i NASA's Apollo-program. Bygningen stod færdig tre år senere og er i dag stadig én af verdens største målt på rumfang: 3.664.883 kubikmeter plads er der inden for de vire vægge.
Dørene er tre kvarter om at åbne
Den enorme bygning blev oprindeligt bygget til at huse den mægtige Saturn V-raket, som skulle kunne samles og rulles ud af bygningen i oprejst tilstand. Bygningens fire indgange har derfor verdens største døre, der hver måler 139 meter i højden og tager 45 minutter at åbne og lukke.
Fremtidens Måne-raket flytter snart ind
I øjeblikket er VAB klargjort til at huse NASA's kommende Måne-raket, SLS. Selvom raketten bliver verdenshistoriens største og vil måle 111 meter i højden, er der masser af plads under det 160 meter høje tag. Bygningen kan i alt rumme fire færdigsamlede SLS-raketter.
Dermed fører ruten satelitterne hen over hele Jordens overflade i løbet af 24 timer. Kredsløbet bruges derfor ofte af kortlægnings- og overvågningssatellitter. Polare kredsløb opsendes som regel fra rumhavne nærmere polerne.
Ny type rumhavn er efterspurgt
Afstandene i rummet omkring Jorden er så store, at kredsløbene kan rumme millioner af satellitter endnu. Det er en god ting, for de kommende år forventes antallet af satellitopsendelser at eksplodere.
Gigantisk køretøj fragter raketudstyr på 5000 tons
Med en topfart på 1,6 km/t har NASA’s enorme Crawler Transporter kørt den nervepirrende tur fra samlehal til opsendelsesplatform med historiens allerstørste raketter spændt fast på ryggen.
Lille rat styrer kæmpekøretøj
I styrehusene sidder et 15 cm bredt, rødt rat, som føreren drejer for at ændre crawlerens retning. Desuden har føreren en knap ved venstre hånd, der styrer farten, mens der på højre side er målere, som viser højde samt vinkel på platformen, hvis der køres opad eller nedad.
Diesel driver elmotorer
To enorme dieselmotorer med samlet 5500 hestekræfter leverer energi til de elmotorer, der driver crawleren fremad. Fordelen ved elmotorer er, at de i modsætning til forbrændingsmotorer leverer samme kraft til hjulene, uanset om køretøjet er i fart eller ej.
Affjedring holder raketten på ret køl
Kort før crawleren når affyringsplatformen, skal den forcere en skråning med 1,5 meters stigning. 16 donkrafte bestående af hydraulisk styrede cylindre holder køretøjets platform helt vandret, på trods af at den samlede last kan nå op på 5000 tons.
Tonstunge fødder sikrer vejgreb
Under hvert af platformens fire hjørner sidder to enorme larvefødder. Hver af larvefødderne er udgjort af 57 såkaldte sko – robuste plader lavet af stål, der hver især vejer 950 kg. Dermed sikrer crawleren sit vejgreb med i alt 456 sko på samlet 433 tons.
Den største begrænsning under rumrejser er vægt. Den teknologiske udvikling med mere computerkraft på mindre og mindre plads har gjort, at satellitter i dag kan bygges i skoæskestørrelse med samme eller mere funktionalitet, end satellitter på hundredvis af kg havde for få årtier siden.
De små satellitter, som under én samlet betegnelse kaldes “smallsats”, kan sendes op i klynger på over 100 ad gangen. Efterhånden som kg-prisen for at sende udstyr i rummet daler, har langt flere firmaer og nationer derfor haft råd til at købe opsendelser.
I november 2018 anslog analysefirmaet Euroconsult, at op mod 7000 smallsats vil blive opsendt de kommende ti år. Det er en seksdobling i forhold til det foregående årti. Rumhavne som Kennedy Space Center er bygget til at facilitere store, men få opsendelser og er derfor dårligt udrustede til at klargøre rampen på ny i et højt tempo.
Det stigende antal opsendelser kræver derfor flere rumhavne med plads til mange små opsendelser, og sådan én har firmaet Rocket Lab bygget i New Zealand. Med sin egen letvægtsraket – Electron – som kun måler 17 meter og vejer 12,5 tons, håber firmaet at kunne foretage en opsendelse hvert tredje døgn, når den kører på fuld kapacitet.
Det private rumfirma Rocket Lab opsendte den 11. november 2018 sin første kommercielle raket fra dets rumhavn på Mahia-halvøen i New Zealand.
Ingeniører skræddersyr ramperne
De nye og mindre affyringsplatforme kan i dag designes langt mere præcist end før. I dag bruger ingeniørerne især 3D-software til at tegne og gennemteste form og materialer, inden selve konstruktionen går i gang.
Med et computerprogram kan de fx beregne, hvor langt væk flammerne vil blive kastet fra en raket, der letter, alt efter typen af brændstof og rakettens vægt.
Det gør det muligt at tilpasse platformen til hver enkelt opsendelse, hvilket ingeniører har udnyttet i den nye opsendelsesplatform 39C på Kennedy Space Center. Platformen ligger i samme kompleks som den historiske Apollo- og rumfærgeplatform, 39A.
Affyringsrampens eneste permanente konstruktion er en betonplatform, hvorpå ingeniørerne fra opsendelse til opsendelse kan installere de nødvendige moduler fra et mobilt samlesæt.
1,14 millioner liter vand strømmer ud igennem 16 haner fordelt rundt om affyringsplatformen, når raketter fra Kennedy Space Centers største affyrringsrampe tænder motorerne. Vandet køler platformen, men dets primære formål er at dæmpe chokbølgen fra motorerne, da den kan ødelægge raketten og er livsfarlig for mennesker.
Dets vigtigste modul er den hævede opsendelsesstander, som raketten fastgøres ovenpå. Under standeren kan ingeniørerne placere såkaldte flammespande, som er kvadratiske stålkasser med vinklede plader, der afbøjer flammerne 85 grader til siderne, altså vinkelret væk fra platformen. På den måde skånes betonplatformen mest muligt.
Både stander og flammespande hviler på et ståltæppe, som rulles ud og fastgøres til betonplatformen. Tæppet absorberer varmen fra raketten, så flammerne gør minimal skade på platformen.
Kæmperaketterne kommer
Samtidig med at satellitter og raketter skrumper, og rumhavne tilbyder mere og mere fleksibilitet for at følge med, bevæger rumfarten sig også i den stik modsatte retning. En ny generation af kæmperaketter er nemlig lige nu under udvikling.
NASA er ved at lægge sidste hånd på deres nye kæmperaket, Space Launch System, der får en løftekapacitet på 130 tons. Samtidig udvikler det kinesiske rumagentur raketten Long March 9 med 140 tons kapacitet, og firmaet SpaceX satser på sit Starship-fartøj, som med hjælp fra en enorm løfteraket kan løfte mindst 100 tons og er fuldt ud genanvendelig. Til sammenligning kan verdens kraftigste raket, der er i funktion i dag, Falcon Heavy, løfte knap 64 tons.
Vand og kraftige arme beskytter rumraketten mod sig selv
En rumraket har så voldsomme kræfter, at den ville blive flået fra hinanden, hvis ikke platformen beskyttede den. En dyb flammegrav og millioner af liter vand sikrer, at raketten kommer godt fra start.
Kraftige arme slipper taget
Fire “arme” på hver 18 tons holder på raketten i nogle sekunder, efter at motorerne er startet. Hver af armene er stærk nok til at tilbageholde en jumbojet i fuld fart. Armene slipper taget i raketten helt synkront, så den ikke bliver rykket skæv.
Platform slipper raketten langsomt
Når raketten slippes, er den stadig fastgjort til platformen via en række metalpinde, som rækker ind i små rør sat fast på motorerne. Pindene trækkes langsomt ud og sænker accelerationen de første 150 mm af rejsen for at mindske belastningen af raketten.
Vand dæmper akustisk chok
Så snart motorerne tændes, åbnes der for en 90 meter høj vandtank, og 1,14 millioner liter vand strømmer ud igennem 16 haner fordelt rundt om affyringsplatformen. Vandets primære formål er at dæmpe lyden af raketten, da chokbølgen kan slå mennesker ihjel.
Ildfast ler leder flammerne væk
En 12 meter dyb grav leder flammerne fra motorerne væk fra raketten, så varmen ikke forvolder skader på konstruktionen. En deflektor af stål skiller flammerne i to, inden de ledes ned selve graven. Den består af beton og ildfaste lermursten, der modstår op til 1775 °C.
De kraftfulde fartøjer stiller helt andre krav til rumhavnenes faciliteter. NASA’s gamle rumfærgeplatform, 39A, er i øjeblikket den eneste, der kan tæmme Falcon Heavys voldsomme kræfter. I modsætning til 39C’s mobile platform er den permanente installation på 39A omgivet af kraftige vandkanoner, der sprøjter mere end en million liter vand ind lige under bunden af raketten, når motorerne tænder.
Vandets primære formål er faktisk ikke at køle platformen under raketten, men at dæmpe det akustiske chok fra de brølende motorer. Luftbobler i vandet absorberer lydbølgerne, presses sammen og opvarmes, så chokbølgen dæmpes betragteligt fra et lydniveau omkring 200 decibel til 150.
Flammegraven under Kennedy Space Centers største platform, 39A, er 13 meter dyb og 137 meter lang. I midten – lige under raketudstødningen sidder ‘deflektoren’ som afbøjer flammerne i hver sin retning.
Så voldsomme trykbølger er ikke bare livsfarlige for mennesker, men kan også skade selve raketten, når bølgerne kastes tilbage af platformen. 150 decibel svarer til lyden af et jetfly på 25 meters afstand og er ikke livsfarligt, men risikerer at sprænge dine trommehinder.
Rumrejsen begynder vandret
En tredje ny tendens i verdens rumhavne er vandrette start- og landingsbaner, som vi kender det fra lufthavnene i dag. Det testes blandt andet på Spaceport America i USA, og idéen forfølges især af private firmaer, som vil tilbyde rumturister en sviptur lige ude på den anden side af 100 km’s højde, den officielle grænse til rummet.
I sommeren 2018 testede Virgin Galactic deres SpaceShipTwo bestående af et fly og et raketdrevet rumfartøj. Flyet letter som ethvert andet og stiger op til omkring 15 kilometers højde. Her frakobler rumfartøjet sig, og raketmotoren ombord tænder.
SpaceShipTwo’s særlige vinger kan vippes, så de står i en vinkel på 90 grader i forhold til kroppen, når flyet begynder nedstigningen i atmosfæren. Manøvren sikrer en mere stabil opbremsning. Senere rettes vingerne ud, så fartøjet kan svæve tilbage til landingsbanen.
Motoren accelererer fartøjets hastighed op over 1000 km/t på mindre end otte sekunder og fortsætter accelerationen i yderligere 62 sekunder.
Raketten topper ved en hastighed på 4200 km/t, hvorefter motoren slukker, og fartøjet svæver resten af vejen ud på den anden side af den såkaldte Kármánlinje i 100 km’s højde. Moderskibet og raketfartøjet vender tilbage til rumhavnen hver for sig og lander, ligesom en flyvemaskine ville.
SpaceShipTwo får plads til otte personer – to piloter og seks passagerer – og firmaet sigter efter at sende de første betalende kunder i rummet allerede i 2019.
Rumturismen er på vej
NASA’s egne planer for at udvide Kennedy Space Center i fremtiden indebærer også flade landingsbaner, men med et særligt tvist. I stedet for at køre på hjul skal rumflyene skydes afsted på en bane med indlagte elektrisk ledende spor. Flyet accelereres op i høj fart, inden det letter, og såkaldte scramjetmotorer tager over.
Fremtidige fartøjer skal slynges i rummet
Slingatron består af et rør, som løber i en spiral. Hele spiralkonstruktionen vrikkes rundt i cirkelbevægelser – som et vinglas, der slynges rundt – med op til 60 omgange i minuttet.
En rumkapsel bliver sendt ind i røret og oplever centrifugalkraften, som accelererer kapslen udad. Kapslen accelereres mere og mere, indtil den opnår en hastighed på 25.000 km/t.
Kapslen ender i en lige strækning, som er vinklet opad og skydes afsted mod rummet. Kapslens aerodynamiske form mindsker den varme, der udvikles af luftmodstanden.
En almindelig jetmotor virker ved at suge luft ind foran og presse den sammen ved hjælp af turbiner, inden den antændes og skydes ud bagtil med stor kraft. I en scramjetmotor sørger flyets høje fart af sig selv for en sammenpresning af luften inde i motoren. Det gør flyet i stand til at opnå hastigheder på ti gange lydens og dermed nok til at nå ud i rummet.
De vandrette takeoff-teknologier har den store fordel, at de kan bygges mange steder på Jorden eller inkorporeres i allerede eksisterende lufthavne.
Eksperter på området ser fremtiden for rumhavne som mere og mere integrerede i større byer, på samme måde som lufthavne er det i dag. De ekstremt hurtige fartøjer, der er under udvikling, og som kan nå ud til rummet, vil på et tidspunkt blive brugt til at flyve fra kontinent til kontinent – via rummet. Det kan spare meget tid, blandt andet fordi der er bedre plads i rummet, og luftmodstanden er langt mindre.
Med Space Hub Sutherland tager Europa nu det første skridt på vejen mod at blive en del af fremtidens verdensomspændende netværk af rumhavne, hvor der på afgangstavlerne både er destinationer til den anden side af Jorden og væk fra planeten.